NORMA CHILENA OFICIAL
NCh973.Of86
Madera - Determ Determinac inación ión de las propiedades propiedades mec mecánicas ánicas Ensayo de comp compresión resión paralela paralela
Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La norma NCh973 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes: Corporación de Fomento de la Producción, CORFO Inst it ut o Forest al, INFOR Instituto de Investigaciones y Ensayes de M at eriales, IDIEM Inst it ut o Nacional de Normalización, INN GRAUS AUSUR Constru trucc cciiones e Importac taciones Ltda tda. Ministerio de Obras Públicas, Dirección de Vialidad, Dept o. Est udios Ministerio de Vivienda y Urbanismo, Div isión Polít ica Habit acional Universidad Austral de Chile, Instituto de Tecnología de Product os Forest ales
Roy W. Wot herspoon Gast ón Cubillos C. Patricio Valenzuela V. René M archant A na M aría Coro M . Vicente Pérez G. Daniel Súnico H. Pat ricio Ruckoldt R. J aime A rancibia C. Héct or Cuev as Francis Devlieger Juan E. Díaz-Vaz
I
NCh973 Universidad del Bío-Bío Universidad de Concepción Universidad de Chile, Depto. de Ingeniería Civil Universidad de Chile, Depto. Tecnología de la Madera
Fernando Trucco B. Jaime García S. Mario Wagner M. Emilio Cuevas I.
Esta norma se estudió para establecer las propiedades resistentes de las diferentes especies madereras en base a probetas libres de defectos. Esta norma concuerda esencialmente con los documentos siguientes: AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, ASTM D 143-84, Standard Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS, COPANT, Norma Panamericana COPANT 464-1972 Maderas - Método de determinación de la compresión axial o paralela al grano. El anexo no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo. Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en sesión efectuada el 14 de Enero de 1986. Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº94, de fecha 27 de Mayo de 1986, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial Nº32.502 del 21 de Junio de 1986.
II
NORMA CHILENA OFICIAL
NCh973.Of86
Madera - Determinación de las propiedades mecánicas Ensayo de compresión paralela
1 Alcance 1.1 Esta norma establece el método para realizar el ensayo de compresión paralela a las fibras de la madera. 1.2 Esta norma establece las propiedades resistentes que se determinan del ensayo de compresión paralela a las fibras. 1.3 Esta norma se aplica a probetas libres de defectos con un contenido de humedad superior al punto de saturación de las fibras (estado verde) y/o a probetas con un contenido de humedad de 12 ± 1% (estado seco).
2 Referencias NCh176/1 NCh1 76/2 NCh9 68 NCh9 69
Madera - Det erminación de humedad. Madera - Det erminación de la densidad. M adera - Selección, obt ención y acondicionamient o de muest ras y probetas para la determinación de propiedades físicas y mecánicas. M adera - Det erminación de las propiedades mecánicas - Condiciones generales para los ensayos.
3 Definiciones 3.1 límite de proporcionalidad: punto del gráfico carga-deformación, en el cual la curva se desvía de la línea recta inicial.
1
NCh973 3.2 módulo de elasticidad: medida de la resistencia a la deformación axial de la probeta de ensayo cuando se la somete a una carga de dirección paralela a las fibras de la madera. Se determina como la pendiente de la zona lineal del gráfico carga-deformación por debajo del límite de proporcionalidad. 3.3 tensión máxima o de rotura: carga máxima por unidad de superficie, soportada por la probeta cuando se le aplica una carga de compresión, de dirección paralela a las fibras de la madera.
4 Unidades Las tensiones y los módulos se deben expresar en Megapascal (MPa), cuya equivalencia con otras unidades de presión se incluyen en el anexo de esta norma.
5 Resumen del método 5.1 Principio El método se basa en aplicar, sobre una sección transversal extrema de la probeta, una carga continua de dirección paralela a las fibras de la madera, midiendo las deformaciones producidas por la aplicación de dicha carga hasta llegar al punto de falla de la probeta.
6 Condiciones generales para los ensayos Las condiciones generales para efectuar los ensayos, en relación con la calibración de aparatos, extracción y protección de las muestras, preparación de las probetas, ambiente de ensayo, mediciones y pesadas, se deben ajustar a lo establecido en NCh969.
7 Aparatos 7.1 Máquina de ensayo para compresión, con dispositivo para regular la velocidad de ensayo y con cabezal rotulado de modo que permita una distribución uniforme de la carga sobre la probeta (ver figura 1). 7.2 Extensómetro, con sensibilidad de 0,002 mm. 7.3 Aparatos para medir humedad y densidad citados en NCh176/1 y NCh176/2.
8 Selección de muestras Seleccionar las muestras para ensayos mecánicos de acuerdo a la norma NCh968.
2
NCh973
9 Probetas 9.1 Las probetas deben ser paralelepípedos rectos de 50 x 50 x 200 mm medidos con una precisión de ± 0,3% . 9.2 No deben presentar fallas ni defectos. 9.3 Las secciones transversales extremas de la probeta deben ser paralelas entre sí y perpendiculares a su eje longitudinal. 9.4 La probeta debe tener su eje longitudinal paralelo a la dirección de la fibra con dos de sus caras opuestas paralelas a los anillos de crecimiento.
10 Procedimiento 10.1 Medir el ancho, a , y el espesor, e , de la probeta en ambos extremos y en el centro de ella (ver figura 2). 10.2 Aplicar la carga en forma cont inua con una velocidad del cabezal de la máquina de 0,6 mm/min, no variando más allá de un 25%. 10.3 Medir las deformaciones por compresión paralela, central ( L = 150 mm) de la probeta (ver f igura 1).
σ
, que se producen en e tramo
10.4 Medir las deformaciones con una precisión de 0,002 mm, para cargas progresivas, con intervalos de carga convenientemente elegidos, de modo que las lecturas que así se obtengan permitan efectuar la determinación del límite de proporcionalidad, Plp , en el gráfico carga-deformación.
10.5 Anotar la carga máxima, Q , obtenida durante el ensayo de la probeta. 10.6 Para obtener resultados uniformes y satisfactorios es necesario que las roturas no se produzcan en los extremos de la probeta. 10.7 Después del ensayo, extraer de las cercanías de la zona de falla de la probeta, una muestra de 25 mm de longitud y de la misma sección transversal de la probeta, a fin de determinar en ella el contenido de humedad y la densidad mediante el procedimiento indicado en NCh176/1 y NCh176/2.
11 Expresión de resultados 11.1 Con las cargas, P , y las deformaciones, σ , dibujar un gráfico carga (ordenada) versus deformación (abscisa) en el cual se determina el límite de proporcionalidad de la curva conjuntamente con la carga, Plp , y la deformación, σ lp , que a él le corresponda.
3
NCh973 11.2 Determinar para cada probeta la tensión de compresión paralela en el límite de proporcionalidad, f c lp , mediante la fórmula: ,
f c lp = ,
Plp
(1)
a ⋅e
en que: Plp =
carga en el límite de proporcionalidad;
a
=
promedio de los anchos medidos;
e
=
promedio de los espesores medidos.
NOTA - En las fórmulas no se señalan unidades con el fin de usar aquellas que más acomoden y, posteriormente, hacer las conversiones que se requieran mediante el uso del anexo.
11.3 Determinar para cada probeta la tensión máxima o de rotura de compresión paralela, mediante la fórmula: Rc =
Q
(2)
a⋅e
en que: Q
=
carga máxima aplicada;
a, e
=
ídem párraf o 1 1. 2.
11.4 Determinar para cada probeta el módulo de elasticidad de compresión paralela, E c , mediante la fórmula: E c =
Plp ⋅ L σ
lp
(3)
⋅a⋅ e
en que:
4
L
=
tramo central de la probeta, de 150 mm de longitud, en el cual se han medido las deformaciones;
Plp
=
ídem párraf o 1 1. 2;
σ lp
=
deformación en el límite de proporcionalidad;
a, e
=
ídem párraf o 1 1. 2.
NCh973
12 Método secundario 12.1 Se puede usar este método secundario cuando sólo se dispone de árboles relativamente pequeños (diámetros menores que 300 mm) y cuando en ellos se dificulta la extracción de las probetas señaladas en el capítulo 9, debido a la presencia de fibras torcidas, nudos, curvaturas u otros defectos similares. 12.2 Siempre que sea posible se debe usar el método señalado en los capítulos 9 y 10, cualquiera sea el tamaño de los árboles.
12.3 Probetas 12.3.1 Las probetas deben ser paralelepípedos rectos de 25 x 25 x 100 mm, medidos con una precisión de ± 0,3% . 12.3.2 No deben presentar fallas ni defectos. 12.3.3 Se deben confeccionar según lo señalado en párrafos 9.3 y 9.4.
12.4 Procedimiento 12.4.1 Medir el ancho, a , y el espesor e , de la probeta en ambos extremos y en el centro de ella (ver figura 3). 12.4.2 Aplicar la carga en la forma señalada en párrafo 10.2. 12.4.3 Medir las deformaciones por compresión paralela, central ( L = 50 mm) de la probeta (ver figura 4).
σ
, que se producen en el tramo
12.4.4 Efectuar las mediciones de deformación axial, de humedad y de densidad en la forma señalada en los párrafos 10.4; 10.5; 10.6 y 10.7. 12.4.5 Anotar la carga máxima, Q , obtenida durante el ensayo de la probeta.
12.5 Expresión de resultados 12.5.1 Expresar los resultados en la forma especificada en el capítulo 11.
5
NCh973
Dimensiones en milímetros
Figura 1 – Ensayo de compresión paralela a las fibras
6
NCh973 Dimensiones en milímetros
Figura 2 – Probeta de compresión paralela
Figura 3 – Probeta de compresión paralela Método secundario
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NCh973
Dimensiones en milímetros
Figura 4 – Ensayo de compresión paralela a las fibras. Método secundario
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NCh973
Anexo (Informativo)
Factores de conversión de unidades de presión, esfuerzo o tensión, módulo de elasticidad a Megapascal (MPa) Unidad
Símbolo
Atmósfera normal
(atm)
Atmósfera técnica
(at)
Bar
(bar)
Centímet ro de agua (a 4ºC)
(cm H 2 O )
Centímet ro de mercurio (a 0ºC)
(cm Hg )
Dina por centímetro cuadrado
(dina/cm2 )
Para convertir a MPa Multiplicar por 101,325 ⋅ 1 0 -3 98,066 5 ⋅ 1 0 -3 0,1 98,063 8 ⋅ 1 0 -6 1,333 22 ⋅ 1 0 -3 100,0 ⋅ 10 -9
Gramo fuerza por centímetro cuadrado
(gf /cm2)
98,066 5 ⋅ 1 0 -6
Kilogramo f uerza por cent ímet ro cuadrado
(kgf /cm2 )
98,066 5 ⋅ 1 0 -3
Kilogramo f uerza por met ro cuadrado
(kgf/m2)
9,806 65 ⋅ 1 0 -6
(kgf/mm2)
9,806 65
Kilolibra fuerza por pulgada cuadrada
(kip/in2)
6,894 76
Libra f uerza por pie cuadrado
(lbf /ft 2)
Libra por pulgada cuadrada
(lbf/in2)
Milibar
(mbar)
Kilogramo f uerza por milímetro cuadrado
47,880 3 ⋅ 1 0 -6 6,894 76 ⋅ 1 0 -3 100,0 ⋅ 10 -6
Milímet ro de agua (a 4ºC)
(mm H 2 O )
9,806 38
Milímet ro de mercurio (a 0ºC)
(mm Hg )
133,322 ⋅ 1 0 -6
New ton por centímet ro cuadrado
(N/cm2)
10,0 ⋅ 1 0 -3
New ton por met ro cuadrado
(N/m2)
1,0 ⋅ 1 0 -6
New ton por milímet ro cuadrado
(N/mm2)
1,0
Pie de agua (a 39,2ºF)
(ft H 2 O )
2,988 98 ⋅ 1 0 -3
(poundal/ft 2)
1,488 16 ⋅ 1 0 -6
Poundal por pie cuadrado Pulgada de agua (a 39,2ºF)
(in H 2 O )
249,082 ⋅ 1 0 -6
Pulgada de agua (a 60ºF)
(in H 2 O )
248,84 ⋅ 1 0 -6
Pulgada de mercurio (a 32ºF)
(in Hg )
3,386 38 ⋅ 1 0 -3
Pulgada de mercurio (a 60ºF)
(in Hg )
3,376 85 ⋅ 1 0 -3
Tonelada fuerza por pie cuadrado1)
(tonf)
Tonelada fuerza por pulgada cuadrada1)
1)
(tonf/in2 )
95,760 5 ⋅ 1 0 -3 13,789 5
Tonelada c ort a = 2 0 00 lb.
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NORMA CHILENA OFICIAL INSTITUTO
N A CIONA L
DE
NCh
NORM A LIZA CION
!
973.Of86
INN-CHILE
Madera - Determinación de las propiedades mecánicas Ensayo de compresión paralela W ood - Det ermination of mech anical properties - Compression parallel to grain
Primera edición : 1986 Reimpresión : 1999
Descriptores:
madera, f ibras de madera, ensayos, ensayos d e comp resión
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